异种钢锥壳径向接管开孔结构强度研究.pdf

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1、第1O期机械设计与制造2014年10月MachineryDesign&Manufacture123异种钢锥壳径向接管开孔结构强度研究路则超，贺小华(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京211816)摘要：锥壳接管开孔结构是压力容器常见结构。考虑开孔率和材料的强度匹配的影响，对异种钢锥壳径向开孔接管结构强度进行研究。根据GB150-201l中等面积法确定接管壁厚，在此基础上，按照JB4732—1995(2005确认)和极限载荷法分别进行强度评定，并对比评定结果指出不同设计方法安全裕度的不同。研究表明，开孔率和材料的强度匹配显著影响锥壳径向接管开孔结构强度。与应力分析法及极限载荷法比较发现，对

2、于较低强度匹配和较大开孔率的锥壳径向接管开孔结构，采用等面积法设计没有足够的安全裕度，为此类结构的设计和强度研究提供了借鉴。关键词：锥壳开孔接管；强度匹配；开孔率；强度评定中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)10—0123—03StudyontheStrengthforConicalShellwithNormallyIntersectingNozzlesofDissimilarSteelLUZe—chao，HEXiao—hua(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnolo

3、gy，JiangsuNaming211816，China)Abstract：Nozzlestructuresinconicalshellol"ecommonlyusedinpressurevessels．Theinfluenceofopeningratioandstrengthmatchingonnozzlestructuresinconicalshellwithdiferentmaterialoreemphaticallyconsidered．刃wallthicknessofthenozzleisdeterminedbyGB150—2011equal—oFeareinforcementmet

4、hod．Onthisbasis，thestrengthisevaluatedbyJB4732—1995(2005cDrmed)andtheidealelastic-plasticconstitutivelimitloadmethod．Itshowsthatdiferentdes~,nmethodshavediferentsafetyallowance．Theresearchresuhsrevealthatopeningratioandstrengthmatchingsianifcantlyafecttheevaluationresults．Forradialnozzlestructureinc

5、onicalshellwithlowerstrengthmatchingandlargerdiameteropenings，theequal-areareinforcementmethodappearstohavenoadequates秒allowance．resuhprovidesreferenceforthedesignandstrengthstueyofthistypeofstructure．KeyWords：OpeningsinConicalShell；StrengthMatching；OpeningRatio；StrengthEvaluation1引言2．1等面积法常规设计中用得最多

6、的计算方法为等面积补强法[51。等面积锥壳接管开孔结构常用于压力容器，接管根部是压力容器补强法的原则是在邻近开孔处加补强材料的截面积应与壳体由薄弱部位，往往成为压力容器破坏的一个重要原因。在腐蚀介质中或在交变载荷作用的条件下更容易产生应力腐蚀裂纹和疲劳于开孔而失去的截面积相等。裂纹导致泄漏，必须引起十分重视Ⅲ。异种钢接管开孔结构不仅GB150—2011中6．1．1规定等面积法适用于压力作用下壳体能充分利用各种不同材料的优异性能，达到工程使用要求，还能和平封头上的圆形、椭圆形或长圆形开孔。锥形封头开孔的最大节约成本，提高经济效益1"4。GB150-201l叫给出了锥壳接管开孔直径dop~DW3，

7、Di为开孔中心处的锥壳内直径。结构设计的等面积法，针对锥壳接管开孔结构，建立了参数化有2．2弹性应力分析法限元分析程序凹。基于等面积法、弹性应力分析法和极限载荷法，弹性应力分析法以第三强度理论即最大剪应力理论控制应讨论开孔率和材料的强度匹配对异种钢锥壳径向开孔接管结构力，基于“塑性失效”与“弹塑性失效”准则，根据具体工况，对容器强度的影响。各部位进行详细的应力计算与分析，采用不同的应力强度极限来2